《毕业设计论文电子海图显示与信息系统的研究与应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计论文电子海图显示与信息系统的研究与应用（51页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电子海图显示与信息系统的研究与应用摘 要电子海图显示与信息系统(ECDIS)被认为是继雷达/ARPA之后在船舶导航方面又一项伟大的技术革命。本文研究了电子海图显示与信息系统(Electronic Chart Display and Information System, ECDIS)的相关国际标准，并介绍了在Windows平台下其子系统电子海图显示系统的软件设计与实现。首先，介绍了开发电子海图显示与信息系统的相关国际标准：IHO数字海道测量数据传输标准(即S-57规范)和ECDIS海图内容与显示规范(即S-52规范)，以及实现的关键技术；然后，详细描述了系统电子航海图的总体设计，并基于VC+和
2、Euronav OEM Kit实现了电子海图显示系统；最后，对实验结果进行了展示和总结。关键词:电子海图显示与信息系统；系统电子航海图；S-57；S-52；Euronav OEM Kit Investigation and Application of Electronic Chart Display and Information SystemAbstractElectronic Chart Display and Information System is considered as another great technique revolution after the apprence
3、 of radar in the watercraft navigation filed.This thesis studies the international standards which are related to ECDIS, and discusses the software design and realization of the Electronic Chart Display System which is the subsystem of ECDIS on Windows platform based on these international standards
4、 successfully. Firstly, this thesis discusses the related international standards of ECDIS development.They are IHO TRANSFER STANDARD for DIGITAL HYDROGRAPHIC DATA Standard S-57),SPECIFICATIONS FOR CHART CONTENT AND DISPLAY ASPECTS OF ECDIS Standard S-52) and the keys of its realization. Then, the c
5、oncept and principle of System Electronic Navigation Chart (SENC) is put forward,and it actualizes the ECDIS based on the technology of VC+ and Euronav OEM Kit. At last, the functions and realization of Electronic Chart Display System are introduced and summarized in detail. Key words:ECDIS;SENC;S-5
6、7;S-52；Euronav OEM Kit1. 绪论11.1 课题的背景和意义11.2 课题涉及的相关概念11.2.1 电子海图显示与信息系统11.2.2 系统电子航海图31.2.3 电子海图31.2.4 电子航海图31.2.5 电子海图显示与信息系统数据和数据库的标准41.3 电子海图显示与信息系统研究现状51.4 论文研究内容和章节安排72. 系统开发相关标准和关键技术92.1 IHO数字海道测量数据传输标准(S-57)92.1.1 IHO数字海道测量数据传输标准(S-57)概述92.1.2 S-57理论数据模型和数据结构102.2 ECDIS海图内容与显示规范(S-52)112.2.1
7、 ECDIS海图内容与显示规范(S-52)概述112.2.2 电子航海图更新指南(S-52)132.2.3 ECDIS颜色与符号规范(S-52附录2)142.3 Windows程序设计162.3.1 运行机制162.3.2 VC+简介172.4 组件技术182.4.1 COM对象182.4.2 COM的客户/服务器模型192.4.3 COM的特性202.5 本章小结213. 系统电子航海图的设计介绍223.1 系统电子航海图概述223.2 系统电子航海图设计的总体要求223.2.1 符合IHO S-57标准223.2.2 支特IMO ECDIS性能标准223.2.3 支持IHO S-52标准2
8、33.3 系统电子航海图的内容、结构和设计简介233.3.1 系统电子航海图的内容和结构233.3.2 系统电子航海图的设计简介263.4 本章小结284. 基于Euronav OEM Kit的电子海图显示系统的实现294.1 电子海图显示系统概述294.1.1 系统显示模型与显示驱动294.1.2 电子海图显示系统结构324.2 开发工具选择344.3 创建MFC工程344.4 本章小结385. 实验结果395.1 海图显示395.2 海图缩放415.3 测量距离435.4 海图数据改正445.5 本章小结446. 总结与展望45参考文献46致 谢471. 绪论1.1 课题的背景和意义国际上
9、电子海图研究始于70年代初，1993年国际海事组织(IMO)正式颁布了电子海图技术标准，使得电子海图可与使用了几百年并被国际法规认可的纸质海图等效，成为海事基础性资料。电子海图的发展大致经历了三个阶段：(1)纸质海图等同物阶段。1970年末到1984年，人们主要是想减轻海图作业的劳动强度，因此，仅仅是把纸质海图经数字化处理后存入计算机中。(2)功能开拓阶段。到1986年，人们开始挖掘电子海图的各种潜能，如在电子海图上显示船位、航线设计，显示船速、航向等船舶参数，报警等等。(3)航行信息系统阶段，将电子海图作为航行信息核心，包括电子海图数据库的完善及与雷达、定位仪、计程仪、测深仪等各种设备和系统
10、的接口和组合等等。国际海事组织(IMO)和国际海道测量组织(IHO)于1986年成立了由多国专家组成的电子海图委员会，着手电子海图世界标准的研究。1995年，IMO第十九届大会正式采纳了电子海图执行标准，从此ECDIS的IMO性能标准被确定。而IHO先后于1987年和1992发布了专用出版物ECDIS海图内容和显示规范(即S-52篇)和IHO数字海道测量数据传输标准(即S-57篇)，并进行了多次修改，到1997年9月正式发行了S-57 V3.10格式，使它成为各国相关部门广泛采用的国际民用数字海图数据传输标准。国际电工技术委员会(IEC)应IMO的要求也于1996年公布了IEC的ECDIS性能
11、标准，对于按照IMO和IHO的ECDIS技术规范和标准研制的有关设备进行必要的性能测试和评定，IEC的这个标准已成为ECDIS形式认可技术规范的开发基础。我国海域辽阔，改革开放以来，对外交流日益繁多，海运的需求也随之剧增。只有现代化的航海设施及导航技术才能适应我国经济发展的迫切需要，同时这也是世界航海领域的大势所趋。除了海运方面的需要之外，远洋考察、渔业、海上石油勘探、海洋救援等也都需要先进的电子海图显示与信息系统。1.2 课题涉及的相关概念1.2.1 电子海图显示与信息系统电子海图显示与信息系统(Electronic Chart Display and Information System,
12、ECDIS)是在专用计算机控制下，把海图信息、船位信息、雷达信息、船舶动态参数集中处理，以图文和音响综合表现航海情况的船用自动化系统。IMO ECDIS性能标准中指出，ECDIS是一个导航信息系统，这个系统具有充足的后备措施，符合1974年SOLAS公约V/20条要求的最新海图，它可以有选择地显示船用电子航海图中的信息以及从导航传感器获得位置信息以帮助航海人员进行航线设计和航路监视，并且能够按要求显示其它与航海相关的补充信息。ECDIS由主计算机系统、电子海图数据库、输入传感器和输出终端设备4个基本部分构成。主计算机系统是核心部分，它主要负责大规模计算、逻辑推理和计算机图形图像处理。ECDIS
13、具有如下主要功能:(1)海图显示。在给定的投影方式下合成和显示海图(在使用墨卡托投影方式时，可适当选取海图的基准纬度，以减小海图的投影变形)。主要形式是：以“正北向上”或“船首向上”方式显示海图；以“相对运动”或“绝对运动”方式显示海图；随机改变电子海图的比例尺(缩放显示及漫游)；分层显示海图信息(隐去本船在特定航行条件下不需要的信息)。(2)海图作业。在电子海图上进行计划航线设计(依照推荐航线进行手工设计或进行大圆航线计算)；以灵活的方式计算任意两点间的距离和方位(如利用电子方位线、可变距离圈等方式)；标绘船位、航迹和时间等。(3)海图改正。能够接受由官方ENC制作部门提供的正式改正数据以及
14、由航海人员从纸质航海通告或无线电航行通告中提取的改正数据，实现ENC的自动、半自动和手工改正。(4)定位及导航。能够同计程仪、罗经、测深仪和气象仪等设备连接，接收来自这些传感器的信息，并进行综合处理，确定船位；能够进行各种陆标定位计算。(5)航海信息查询。获取电子海图上物标的详细描述信息以及整个航线上的航行条件信息，如潮汐、海流和气象等。(6)雷达信息处理。提供本船、显示在电子海图上本船周围的静态目标与动态目标三者之间的位置关系。航海人员可据此判断避碰态势，做出避碰决策。同时，还能在电子海图上检测该避碰决策是否可行。(7)航路监视。在船舶航行过程中，ECDIS能自动计算船舶偏离计划航线的距离，
15、必要时给出指示和报警，实现航迹保持。ECDIS还可自动检测航行前方的暗礁、禁航区和浅滩等，实现避礁、防浅。1.2.2 系统电子航海图系统电子航海图(System Electric Nautical/Navigational Chart,SENC)是ECDIS中直接读取和显示的数据库，是ECDIS内部的一个数据库。它由ECDIS对ENC进行格式转换而成，还包括ENC改正信息和由航海人员输入的其它信息，如航线信息，包括航线设计使用的点、线和区域以及ECDIS图库中的任何符号和文本注记信息。这个数据库被ECDIS直接用来显示电子海图以及完成其它航海功能，SENC还包含来自其它信息源的信息。1.2.3 电子海图电子海图(Electronic Chart，EC)是用数字形式表示的以描写海域地理信息和航海信息为主的海图，它与国际海上人命安全条约(SOLAS)所需要的纸质海图等效，电子海图亦称为数字海图(Digital Chart)。它同时是一个内容、结构、格式均标准化了的数据库，这个数据库由官方授权的权威航道测量部门制作发行，供ECDIS使用，其导航系统显示界面如图1.1所示。1.2.4 电子航海图电子航海图(Electric Nautical/Navigational Chart,ENC)是指在内容、结构和
